Darstellung und Analyse hydrologischer Topologien auf der Basis ...

2 Einführung
stand aquatischer Ökosysteme und des Grundwassers definiert. In grundwasserarmen Regionen steht
die Einhaltung dieser Regeln jedoch häufig in Konflikt mit einer intensiven anthropogenen Nutzung
von Trinkwasserreservoiren und den dazugehörigen Einzugsgebieten. Dicht besiedelte oder landwirtschaftlich
intensiv genutzte Gebiete mindern durch den Eintrag von Schadstoffen sowohl den ökologischen
als auch ökonomischen Wert des Wassers. Dies kann so weit führen, dass das biologische
Gleichgewicht des zugehörigen aquatischen Systems durch übermäßigen Nährstoffeintrag gestört
oder gar zerstört wird. Die verschiedenen Nutzungsinteressen müssen daher sorgfältig gegeneinander
abgewogen werden, um den Schutz der Wasserressourcen konsequent und effektiv zu gestalten. Ein
nachhaltiges Management der Süßwasserressourcen stellt sich demnach als äußerst komplexes Problem
dar. Es erfordert eine ausgewogene Balance zwischen der Berücksichtigung von Anforderungen
an die Wasserqualität auf der einen und der Bewirtschaftung der zugehörigen Einzugsgebiete auf der
anderen Seite. Die Ausweisung von Wasserschutzgebieten hat sich als praktikable aber kostenintensive
Möglichkeit erwiesen, derartige Konflikte zu verringern. Im Rahmen des Managements solcher
Einzugsgebiete sind Entscheidungsträger jedoch angehalten, die Kosten, die für die Realisierung verschiedener
Szenarien der Bewirtschaftung des Gebietes anfallen, zu minimieren (ökonomisches Interesse)
und dennoch eine Wasserqualität sicherzustellen, die festgeschriebenen Rahmenbedingungen
genügt (ökonomische und ökologische Interessen).
Für die Bearbeitung und Lösung derartiger Probleme müssen die verfügbaren Ressourcen in Umfang
und Qualität erfasst sowie Bewirtschaftungsalternativen gesucht und hinsichtlich ihrer Auswirkungen
bewertet werden. Grundlage einer realitätsnahen Abbildung sowohl natürlicher als auch anthropogener
Verhältnisse ist die Verarbeitung detaillierter Informationen und die Darstellung komplexer Zusammenhänge
im betrachteten hydrologischen Einzugsgebiet. Hierbei leisten hydrologische Modelle
einen bedeutenden Beitrag (Singh 1995). Immer komplexer werdende Fragestellungen erfordern dabei
über die Abbildung des hydrologischen Prozessgeschehens hinaus oft auch die Berücksichtigung
biologischer und ökologischer Aspekte (Reiche 1995, Staudenrausch 2001). Die aus der Modellierung
abgeleiteten Ergebnisse dienen dabei nicht allein der Zustandsbeschreibung des simulierten Systems.
Sie liefern auch wichtige Grundlagen für ein erweitertes Verständnis der zugrunde liegenden hydrologischen
Prozesse und deren Auswirkung auf das betrachtete Ökosystem.
Sollen Bewirtschaftungsfragestellungen mit Hilfe von Modellen bearbeitet werden, ist es häufig erforderlich,
Aussagen über Einzelflächen innerhalb des betrachteten Gesamtgebietes ableiten zu können.
Distributive Modelle, die eine dazu notwendige flächendifferenzierte Betrachtung erlauben, dienen
daher als zentrales Werkzeug zur Abbildung der physiografischen Gegebenheiten und der relevanten
Prozesse im Gebiet. Abhängig vom Betrachtungsmaßstab und den Gebietseigenschaften haben
auch topologische Beziehungen zwischen den vom Modell berücksichtigten räumlich-diskreten Einheiten
einen wesentlichen Einfluss auf die Dynamik der betrachteten Prozesse, so z. B. auf laterale
Transportprozesse in der Bodenzone. Viele moderne hydrologische Modelle berücksichtigen diese
Beziehungen daher, um die aus ihnen resultierende Beeinflussung des Abflussgeschehens nachbilden
zu können.
In vielen Fällen der Bearbeitung von Bewirtschaftungsproblemen ist es zudem notwendig, die Prozesse
innerhalb einer räumlichen Einheit hinsichtlich ihrer Einflüsse auf das Gesamtsystem im Sinne
einer Sensitivitätsanalyse zu bewerten. Erst dadurch wird es möglich, aus der Vielzahl potenzieller Be-